EP1998021A2 - Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1998021A2
EP1998021A2 EP08009338A EP08009338A EP1998021A2 EP 1998021 A2 EP1998021 A2 EP 1998021A2 EP 08009338 A EP08009338 A EP 08009338A EP 08009338 A EP08009338 A EP 08009338A EP 1998021 A2 EP1998021 A2 EP 1998021A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling system
coolant
closure flap
obturator
flap
Prior art date
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EP08009338A
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English (en)
French (fr)
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EP1998021B1 (de
EP1998021A3 (de
Inventor
Rainer Richter
Georg Chekaiban
Marko Kovacic
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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Publication of EP1998021A3 publication Critical patent/EP1998021A3/de
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/162—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by cutting in and out of pumps
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    • F01P11/16—Indicating devices; Other safety devices concerning coolant temperature
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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    • F16K15/02—Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/03—Check valves with guided rigid valve members with a hinged closure member or with a pivoted closure member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/12—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side weight-loaded
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2037/00—Controlling
    • F01P2037/02—Controlling starting

Definitions

  • the invention relates to a cooling system for an internal combustion engine, comprising a switchable coolant circulating pump and at least one closure element blocking the coolant circuit when the circulating pump is stationary in order to avoid a thermosiphon effect, according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention is ensured due to the special operation of the obturator that an adverse flow of coolant under Thermosyphon GREAT is effectively prevented, while on the other hand, a forced flow of the coolant and especially when switched off circulation pump, a pressure increase above the Thermosyphon réelles is passed unhindered by the obturator, so that the breathability of the cooling system above the Thermosyphon bins remains in full extent, with the further special feature that the blocking effect of the obturator is maintained not only in the warm-up phase, but also in the cooling phase after switching off the engine and thereby thermosyphon caused heat losses, the warm-up of the internal combustion engine after a restart would be largely prevented.
  • the holding of the obturator in the closed position is ensured by a permanent volume-equalizing connection of the cooling channels of the internal combustion engine with the total cooling circuit, outside of the internal combustion engine variable volume, such as elastic hoses, and air cushion, for example in a surge tank.
  • the obturator is designed as a self-operating, passive closure element, namely expediently as between a first, a maximum open position corresponding end position and a second, a closed position corresponding end position pivotable closure flap, the distance to a gravity axis pivotally fixed and under gravity, is held in the closed position.
  • the closure flap is also subjected to force in the closing direction in the second end position due to gravity.
  • a certain pressure force in the closing direction is achieved in the closed position, without a separate closing element, such as return spring, is required.
  • the order can thus be structurally particularly simple and yet functionally reliable.
  • disadvantages, such as when using a progressive mechanical return spring with increasing flap opening angle progressively increasing opening force can be avoided.
  • a receiving space for receiving the closure flap in its first end position substantially outside its flow cross section is provided in the flow channel.
  • closure flap has an opening.
  • the convection interruption is not canceled when the shutter is closed, but it is a small flow of coolant for the application of sensors, such as temperature sensor or thermostat, allows.
  • an opening is advantageous if the shutter does not open as required due to a malfunction.
  • the obturator is integrated in a coolant and in particular in a hose coupling of the cooling system, whereby a particularly space-saving installation of the obturator is achieved at the same time good accessibility, but optionally or additionally, at least one obturator can be accommodated in the coolant channels of the engine block.
  • FIG. 1 shown cooling system includes several, by means of a map thermostatic valve 1 and a z. B. electrically operated control valve 2 selectively connectable and disconnectable coolant paths A .... D, which are connected to the cooling channel system of the internal combustion engine 3 and operated by a common coolant circulating pump 4.
  • shut-off devices 5.1... 5.4 described in more detail below are arranged by means of which a thermosiphon effect is effectively prevented when the circulating pump 4 is switched off.
  • the coolant path A extends from the internal combustion engine 3 via a shut-off device 5.1 to the thermostatic valve 1 and from there via a further shut-off device 5.2 back to the internal combustion engine 3 and acts as a bypass circuit during cold start or in the low-temperature phase of the internal combustion engine.
  • the coolant path B leads from a branch downstream of the pump 4 on the way via a shut-off 5.3 to the oil cooler 6 and then into the cooling channel system of the internal combustion engine.
  • the coolant path C forms the main cooling circuit, which alternately to the bypass path A in the sense of the Fig. 1 right switching position of the thermostatic valve 1 is activated in the range of higher operating temperatures of the internal combustion engine 3 and from a coolant outlet of the engine 3 via a shut-off 5.4 and the radiator 7 to the thermostatic valve 1 and then in the same way as the bypass path A back to the engine 3.
  • the coolant path D which serves for temperature control of the vehicle interior and can be switched on and off by the control valve 2, extends from a branch of the main cooling circuit C downstream of the obturator 5.4 via an interior heat exchanger 8 to an inlet 9 of the thermostatic valve 1, which is constantly released regardless of the valve position, and then flows into the return from the thermostatic valve 1 via the pump 4 and the shut-off 5.2 to the engine 3 coolant line.
  • the cooling system is completed by a surge tank 10, which is arranged in the course of a constantly open branch line 11, which branches off from the main cooling circuit C downstream of the obturator 5.4 and opens into the continuously released valve inlet 9.
  • FIG. 1b A circuit diagram of another cooling system for an internal combustion engine 150 with a plurality of shut-off valves 164, 166 according to the invention is shown in FIG. 1b shown.
  • a coolant pump 152 serves to circulate coolant in the cooling system. By means of a thermostatic valve 154, the coolant flow is thereby passed depending on the cooling demand through a radiator 156 and / or past this.
  • the coolant pump 152 is arranged in a line section 170 between thermostatic valve 154 and internal combustion engine 150, wherein the pressure side of the coolant pump 152 of the internal combustion engine 150 is associated.
  • a conduit section 172 extends between engine 150 and radiator 156. Prior to the inlet to radiator 156, radiator 156 branches off bypassing conduit sections 174, 176.
  • the line section 172 passes through a heating heat exchanger 160 to the thermostatic valve 154, the line section 174 leads via an expansion tank 168 to the thermostatic valve 154.
  • the line section 178 leads through the radiator 156 and an oil cooler 158 to the thermostatic valve 154, the line section 180 leads via a charge air cooler to the internal combustion engine 150.
  • a line section 182 leads from the internal combustion engine 150 to the thermostatic valve 154.
  • a shut-off device according to the invention is in the line section 180 and in the line section 172 before the branches of the line sections 174, 176 arranged.
  • the flow directions in the lines are indicated by arrows. The indications "before” and “after” etc. in this paragraph are to be understood in relation to these directions of flow.
  • FIG. 3 shows one of the shut-off valves 200 in the FIGS. 1 a, b illustrated cooling systems in cross section with closed (a) and opened (b) closure flap 206, 306.
  • a further embodiment of a shut-off device 300 is shown in FIG FIG. 3 shown in cross section.
  • the in the FIGS. 2a , b and 3 shown in detail obturators 200, 300 are preferably integrated in the range of hose couplings in the cooling system and formed as a passively operating closure flaps 206, 306.
  • the closure flaps 206, 306 are arranged in a flow channel 202, 302 formed within a channel wall 204, 304 and consist in each case of a flap 206, 306 pivotable about an axis of rotation 208 which, due to gravity, fits into the in Fig. 2a shown blocked position in which they block the coolant path, as long as the circulation pump 4, 152 stops and the applied pressure difference remains in the range of Thermosyphon bins. So that the closure flap 206, 306 also in the closed position ( Fig.
  • the closure flap 206, 306 spaced to a gravity axis pivotally fixed, in particular is the axis of rotation 208, 308 of the flap 206, 306 at its edge.
  • a stop 210, 310 is provided, which accordingly does not lie vertically below the axis of rotation 208, 308.
  • the closure flap can definitely enclose a right angle with the flow channel axis.
  • the flap may also have an uneven weight distribution, in particular one or more weights may be provided, for example, in a plastic flap, a metal weight may be introduced, as injected or cast.
  • the flap can be made of a special material, for example a particularly heavy material, such as metal or high-density plastic. In this way, thermosyphon-related heat losses with stationary circulating pump 4, 152 are effectively avoided both in the warm-up phase until reaching the operating temperature and in the cooling phase after switching off the internal combustion engine 3, 150. If, however, the pump 4, 152 is running or, when the pump 4, 152 is stationary, a pressure difference above the thermosiphon effect is applied to the closure flap 206, 306, it opens and releases the coolant path 202, 302.
  • the channel wall 204, 304 has a bulge 312, so that in the flow channel 202, 302 a receiving space 314 for receiving the closure flap 306 is provided in the fully open position substantially outside its flow cross section.
  • Closing flaps 406, 428 with opening 416, 432 are in the FIGS. 4a, b shown.
  • the in FIG. 4a shown closure flap 406 an oval shape and in FIG. 4b Shutter 428 shown a round shape.
  • the opening 416, 432 is executed in each case round as a bore.
  • Each at the edge of the closure flap 406, 428 is the axis of rotation 408, 430 for pivotally mounting the closure flap 406, 428 disposed in the flow channel.
  • the oval flap 406 is for use in an oval flow channel and the flap 428 is for use in a circular flow channel.
  • a flow channel can also have a different cross-sectional shape, for example, angular, wherein the flap then has a corresponding shape.
  • shut-off devices 5 may be readily integrated into the cooling passage system of the internal combustion engine 3 instead of into the coolant lines or couplings, and furthermore it is possible, instead of passive, if desired, actively controlled, for. B. electrically operated shut-off including an associated control unit with a similar symmetrical switching behavior to use.

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Abstract

Bei einem Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einer schaltbaren Kühlmittel-Umwälzpumpe und mindestens einem den Kühlmittelkreis bei stillstehender Umwälzpumpe zur Vermeidung eines Thermosyphoneffekts blockierenden Verschlusselement ist als Verschlusselement ein bei stillstehender Umwälzpumpe oberhalb des Thermosyphondrucks geöffnetes und im Bereich des Thermosyphondrucks in die Schließlage zurückgesteuertes Absperrorgan vorgesehen. Hierdurch wird eine Thermosyphonströmung wirksam unterbunden und dennoch bleibt bei stillstehender Umwälzpumpe das Atmungsvermögen des Kühlmittelsystems oberhalb des Thermosyphondrucks ungestört erhalten.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einer schaltbaren Kühlmittel-Umwälzpumpe und mindestens einem den Kühlmittelkreis bei stillstehender Umwälzpumpe zur Vermeidung eines Thermosyphoneffekts blockierenden Verschlusselement, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus der DE 102 34 087 A1 ist ein Kühlsystem der eingangs genannten Art bekannt, bei dem eine Kühlmittelförderung durch Thermosyphonwirkung mit Hilfe von elektrisch betätigten Sperrventilen unterbunden wird, die in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine auf dem Wege über eine elektronische Steuereinheit in Abhängigkeit von Betriebs- und Umgebungsparametern geschlossen werden und dadurch den Kühlmittelkreislauf blockieren. Eine derartige Ventilsteuerung erfordert einen erhöhten Bau- und Steueraufwand.
  • Vor allem aber besteht bei diesem bekannten Kühlsystem die Gefahr, dass Druckunterschiede, die bei stillstehender Umwälzpumpe oberhalb des Thermosyphoneffekts im Kühlmittelkreislauf entstehen, an dem geschlossenen Absperrorgan blockiert werden, was der Forderung nach einem atmungsfähigen Kühlsystem widerspricht und beim Entlüften und/oder Befüllen des Kühlsystems zu Funktionsstörungen führen kann.
  • Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, das Kühlsystem der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine nachteilige Thermosyphonströmung unterbunden wird, das Atmungsvermögen des Kühlmittelsystems bei Druckanstiegen oberhalb des Thermosyphondrucks aber ungestört erhalten bleibt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Kühlsystem gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird aufgrund der besonderen Arbeitsweise des Absperrorgans sichergestellt, dass eine nachteilige Kühlmittelströmung unter Thermosyphonwirkung wirksam verhindert wird, während andrerseits eine Zwangsströmung des Kühlmittels und vor allem auch bei abgeschalteter Umwälzpumpe ein Druckanstieg oberhalb des Thermosyphondrucks vom Absperrorgan ungehindert durchgelassen wird, so dass das Atmungsvermögen des Kühlsystems oberhalb des Thermosyphoneffekts in vollem Umfang erhalten bleibt, mit der weiteren Besonderheit, dass die Sperrwirkung des Absperrorgans nicht nur in der Warmlaufphase, sondern auch noch in der Abkühlphase nach Abschalten der Brennkraftmaschine aufrechterhalten wird und dadurch thermosyphonbedingte Wärmeverluste, die das Warmlaufen der Brennkraftmaschine nach einem Neustart verzögern würden, weitgehend unterbunden werden. Das Halten des Absperrorgans in geschlossener Stellung ist durch eine permanente volumenausgleichende Verbindung der Kühlkanäle der Brennkraftmaschine mit dem Gesamtkühlkreislauf, der außerhalb der Brennkraftmaschine variable Volumen, wie elastische Schläuche, und Luftpolster, beispielsweise in einem Ausgleichsbehälter, umfasst, gewährleistet.
  • In baulich besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist das Absperrorgan als selbsttätig arbeitendes, passives Verschlusselement ausgebildet, und zwar zweckmäßigerweise als zwischen einer ersten, einer maximalen Offenstellung entsprechenden Endlage und einer zweiten, einer Schließstellung entsprechenden Endlage verschwenkbare Verschlussklappe, die beabstandet zu einer Schwereachse verschwenkbar festgelegt und unter Schwerkraftwirkung, in der Schließlage gehalten ist.
  • Vorzugsweise ist die Verschlussklappe auch in der zweiten Endlage schwerkraftbedingt in Schließrichtung kraftbeaufschlagt. Dadurch wird in geschlossener Stellung eine gewisse Andruckkraft in Schließrichtung erreicht, ohne dass ein gesondertes Schließelement, wie Rückstellfeder, erforderlich ist. Die Anordnung kann somit baulich besonders einfach und dennoch funktionssicher ausgeführt werden. Darüber hinaus können Nachteile, wie bei Verwendung einer progressiven mechanischen Rückstellfeder die mit zunehmendem Klappenöffnungswinkel progressionsbedingt steigende Öffnungskraft, vermieden werden.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist bei einem Kühlsystem, bei dem die Verschlussklappe in einem Strömungskanal angeordnet ist, im Strömungskanal ein Aufnahmeraum zur Aufnahme der Verschlussklappe in ihrer ersten Endlage im Wesentlichen außerhalb dessen Strömungsquerschnitts vorgesehen. Dadurch werden bei vollständig geöffneter Stellung der Verschlussklappe Strömungsverluste im Strömungskanal vermieden oder zumindest reduziert und so der Wirkungsgrad im Kühlsystem verbessert.
  • Zweckmäßig ist es, wenn die Verschlussklappe eine Durchbrechung aufweist. Damit wird die Konvektionsunterbrechung bei geschlossener Verschlussklappe nicht aufgehoben, es wird jedoch ein geringer Kühlmittelstrom zur Beaufschlagung von Sensoren, wie Temperatursensor oder Thermostat, ermöglicht. Außerdem ist eine derartige Durchbrechung vorteilhaft, wenn die Verschlussklappe aufgrund einer Fehlfunktion nicht wie erforderlich öffnet.
  • Vorzugsweise ist das Absperrorgan in eine Kühlmittel- und insbesondere in eine Schlauchkupplung des Kühlsystems integriert, wodurch ein besonders platzsparender Einbau des Absperrorgans bei zugleich guter Zugänglichkeit erreicht wird, wahlweise oder zusätzlich lässt sich jedoch auch zumindest ein Absperrorgan in den Kühlmittelkanälen des Motorblocks unterbringen.
  • Die Erfindung wird nunmehr anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
    • Fig. 1a
    ein Schaltbild eines Kühlsystems für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Absperrorganen nach der Erfindung;
    Fig. 1 b
    ein Schaltbild eines weiteren Kühlsystems für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Absperrorganen nach der Erfindung;
    Fig. 2a, b
    eines der Absperrorgane der in Fig.1a, b, gezeigten Kühlsysteme im Querschnitt bei geschlossener (a) und geöffneter (b) Verschlussklappe;
    Fig. 3
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Absperrorgans im Querschnitt; und
    Fig. 4a, b
    Absperrorgane mit Durchbrechung.
  • Das in Fig. 1 gezeigte Kühlsystem enthält mehrere, mittels eines Kennfeld-Thermostatventils 1 und eines z. B. elektrisch betätigten Steuerventils 2 selektiv zu- und abschaltbare Kühlmittelpfade A....D, welche an das Kühlkanalsystem der Brennkraftmaschine 3 angeschlossen sind und durch eine gemeinsame Kühlmittel-Umwälzpumpe 4 betrieben werden.
  • Im Zuge der Kühlmittelpfade A, B und C sind weiter unten näher beschriebene Absperrorgane 5.1...5.4 angeordnet, durch die ein Thermosyphoneffekt bei abgeschalteter Umwälzpumpe 4 wirksam unterbunden wird.
  • Der Kühlmittelpfad A verläuft von der Brennkraftmaschine 3 über ein Absperrorgan 5.1 zum Thermostatventil 1 und von dort über ein weiteres Absperrorgan 5.2 zurück zur Brennkraftmaschine 3 und fungiert als Bypasskreis beim Kaltstart oder in der Niedrigtemperaturphase der Brennkraftmaschine 3.
  • Der Kühlmittelpfad B führt von einer Abzweigung abströmseitig der Pumpe 4 auf dem Weg über ein Absperrorgan 5.3 zum Ölkühler 6 und dann in das Kühlkanalsystem der Brennkraftmaschine 3.
  • Der Kühlmittelpfad C bildet den Hauptkühlkreis, welcher wechselweise zum Bypasspfad A in der im Sinne der Fig. 1 rechten Schaltposition des Thermostatventils 1 im Bereich höherer Betriebstemperaturen der Brennkraftmaschine 3 aktiviert wird und von einem Kühlmittelauslass der Brennkraftmaschine 3 über ein Absperrorgan 5.4 und den Kühler 7 zum Thermostatventil 1 und dann in gleicher Weise wie der Bypasspfad A wieder zurück zur Brennkraftmaschine 3 verläuft.
  • Der Kühlmittelpfad D schließlich, der zur Temperierung des Fahrzeug-Innenraums dient und mittels des Steuerventils 2 zu- und abschaltbar ist, erstreckt sich von einer Abzweigung des Hauptkühlkreises C abströmseitig des Absperrorgans 5.4 über einen Innenraum-Wärmetauscher 8 zu einem Einlass 9 des Thermostatventils 1, welcher unabhängig von der Ventilstellung ständig freigeschaltet ist, und mündet dann in die vom Thermostatventil 1 über die Pumpe 4 und das Absperrorgan 5.2 zur Brennkraftmaschine 3 zurücklaufende Kühlmittelleitung.
  • Komplettiert wird das Kühlsystem durch ein Ausgleichsgefäß 10, welches im Zuge einer ständig geöffneten Zweigleitung 11 angeordnet ist, die vom Hauptkühlkreis C abströmseitig des Absperrorgans 5.4 abzweigt und in den kontinuierlich freigeschalteten Ventileinlass 9 mündet.
  • Ein Schaltbild eines weiteren Kühlsystems für eine Brennkraftmaschine 150 mit mehreren Absperrorganen 164, 166 nach der Erfindung ist in Figur 1b gezeigt. Eine Kühlmittelpumpe 152 dient zur Umwälzung von Kühlmittel im Kühlsystem. Mittels eines Thermostatventils 154 wird die Kühlmittelströmung dabei abhängig vom Kühlbedarf durch einen Kühler 156 und/oder an diesem vorbei geleitet. Die Kühlmittelpumpe 152 ist in einem Leitungsabschnitt 170 zwischen Thermostatventil 154 und Brennkraftmaschine 150 angeordnet, wobei die Druckseite der Kühlmittelpumpe 152 der Brennkraftmaschine 150 zugeordnet ist. Ein Leitungsabschnitt 172 erstreckt sich zwischen Brennkraftmaschine 150 und Kühler 156. Vor dem Einlass zum Kühler 156 zweigen den Kühler 156 umgehende Leitungsabschnitte 174, 176 ab. Der Leitungsabschnitt 172 führt durch einen Heizungswärmetauscher 160 zum Thermostatventil 154, der Leitungsabschnitt 174 führt über einen Ausgleichsbehälter 168 zum Thermostatventil 154. Druckseitig der Kühlmittelpumpe 152 zweigen Leitungsabschnitte 178, 180 ab. Der Leitungsabschnitt 178 führt durch den Kühler 156 und einen Ölkühler 158 zum Thermostatventil 154, der Leitungsabschnitt 180 führt über einen Ladeluftkühler zur Brennkraftmaschine 150. Ein Leitungsabschnitt 182 führt von der Brennkraftmaschine 150 zum Thermostatventil 154. Jeweils ein erfindungsgemäßes Absperrorgan ist im Leitungsabschnitt 180 und im Leitungsabschnitt 172 vor den Abzweigungen der Leitungsabschnitte 174, 176 angeordnet. Im der Figur sind die Strömungsrichtungen in den Leitungen durch Pfeile angedeutet. Die Angaben "vor" und "nach" etc. in diesem Absatz sind in Bezug auf diese Strömungsrichtungen zu verstehen.
  • Figur 2a und Figur 2b zeigt eines der Absperrorgane 200 der in den Figuren 1 a, b dargestellten Kühlsysteme im Querschnitt bei geschlossener (a) und geöffneter (b) Verschlussklappe 206, 306. Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Absperrorgans 300 ist in Figur 3 im Querschnitt gezeigt. Die in den Figuren 2a, b und 3 im einzelnen gezeigten Absperrorgane 200, 300 sind vorzugsweise im Bereich von Schlauchkupplungen in das Kühlsystem integriert und als passiv arbeitende Verschlussklappen 206, 306 ausgebildet.
  • Gemäß Fig. 2a, b und 3, sind die Verschlussklappen 206, 306 in einem innerhalb einer Kanalwandung 204, 304 gebildeten Strömungskanal 202, 302 angeordnet und bestehen jeweils aus einer um eine Drehachse 208 schwenkbaren Klappe 206, 306, welche schwerkraftbedingt in die in Fig. 2a gezeigte Sperrlage gedrückt wird, in der sie den Kühlmittelpfad blockieren, solange die Umwälzpumpe 4, 152 stillsteht und die anliegende Druckdifferenz im Bereich des Thermosyphoneffekts verbleibt. Damit die Verschlussklappe 206, 306 auch in Schließstellung (Fig. 2a) in Schließrichtung schwerkraftbedingt kraftbeaufschlagt ist, ist die Verschlussklappe 206, 306 beabstandet zu einer Schwereachse verschwenkbar festgelegt, insbesondere liegt die Drehachse 208, 308 der Klappe 206, 306 an ihrem Rand. Auch Schließstellung liegt der Klappenschwerpunkt nicht lotrecht unter der Drehachse 208, 308, sondern die Klappe 206, 306 schließt in Schließstellung mit der Senkrechten einen Winkel α ein, sodass auch in Schließstellung schwerkraftbedingt eine Kraft in Schließrichtung auf die Klappe 206, 306 wirkt. Hierfür ist ein Anschlag 210, 310 vorgesehen, der dementsprechend nicht lotrecht unter der Drehachse 208, 308 liegt. Ist bei einer anderen Ausführung jedoch der Strömungskanal nicht waagerecht angeordnet, kann die Verschlussklappe mit der Strömungskanalachse durchaus einen rechten Winkel einschließen. Um einen Schwerkraftangriff an der Klappe zu ermöglichen, kann die Klappe auch eine ungleichmäßige Gewichtsverteilung aufweisen, insbesondere können ein oder mehrere Gewichte vorgesehen sein, beispielsweise kann in einer Kunststoffklappe ein Metallgewicht eingebracht, wie eingespritzt oder eingegossen, sein. Um einen Schwerkraftangriff an der Klappe positiv zu beeinflussen kann die Klappe aus einem besonderem Material, beispielsweise einem besonders schweren Material, wie Metall oder hochdichtem Kunststoff, hergestellt sein. Auf diese Weise werden thermosyphonbedingte Wärmeverluste bei stillstehender Umwälzpumpe 4, 152 sowohl in der Warmlaufphase bis zum Erreichen der Betriebstemperatur als auch in der Abkühlphase nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine 3, 150 wirksam vermieden. Wenn die Pumpe 4, 152 jedoch läuft oder bei stillstehender Pumpe 4, 152 eine Druckdifferenz oberhalb des Thermosyphoneffekts an der Verschlussklappe 206, 306 anliegt, so öffnet sich diese und gibt den Kühlmittelpfad 202, 302 frei.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 weist die Kanalwandung 204, 304 eine Ausbuchtung 312 auf, sodass im Strömungskanal 202, 302 ein Aufnahmeraum 314 zur Aufnahme der Verschlussklappe 306 in vollständiger Offenstellung im Wesentlichen außerhalb dessen Strömungsquerschnitts vorgesehen ist..
  • Verschlussklappen 406, 428 mit Durchbrechung 416, 432 sind in den Figuren 4a, b gezeigt. Dabei weist die in Figur 4a dargestellte Verschlussklappe 406 eine ovale Form und die in Figur 4b dargestellte Verschlussklappe 428 eine runde Form auf. Die Durchbrechung 416, 432 ist jeweils rund als Bohrung ausgeführt. Jeweils am Rand der Verschlussklappe 406, 428 ist die Drehachse 408, 430 zur verschwenkbaren Befestigung der Verschlussklappe 406, 428 im Strömungskanal angeordnet. Die ovale Klappe 406 ist zur Verwendung in einem ovalen Strömungskanal und die Klappe 428 ist zur Verwendung in einem runden Strömungskanal bestimmt. Ein Strömungskanal kann jedoch auch eine andere Querschnittsform aufweisen, beispielsweise eckig, wobei die Klappe dann eine entsprechende Form aufweist.
  • Abschließend sei darauf hingewiesen, dass durch die Absperrorgane 5 nicht nur eine Zirkulation des Kühlmittels unter Thermosyphonwirkung in einem geschlossenen Kühlkreislauf, sondern im Rahmen der Erfindung auch eine Konvektionströmung aufgrund der Temperaturdifferenz in der Flüssigkeitssäule von längeren Steigleitungen vermieden werden kann, wie dies in Fig. 1 durch das etwa in der Mitte der Steigleitung 14 angeordnete Absperrorgan 5.2 angedeutet ist. Ferner können die Absperrorgane 5 anstatt in die Kühlmittelleitungen bzw. - kupplungen ohne weiteres auch in das Kühlkanalsystem der Brennkraftmaschine 3 selbst integriert sein, und weiterhin ist es möglich, anstelle von passiv, gewünschtenfalls auch aktiv gesteuerte, z. B. elektrisch betätigte Absperrorgane einschließlich einer zugeordneten Steuereinheit mit einem gleichartig symmetrischen Schaltverhalten zu verwenden.

Claims (9)

  1. Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine (3, 150), mit einer schaltbaren Kühlmittel-Umwälzpumpe (4, 152) und mindestens einem den Kühlmittelkreis bei stillstehender Umwälzpumpe zur Vermeidung eines Thermosyphoneffekts blockierenden Verschlusselement, dadurch gekennzeichnet, dass
    als Verschlusselement ein bei stillstehender Umwälzpumpe (4, 152) oberhalb des Thermosyphondrucks geöffnetes und im Bereich des Thermosyphondrucks in die Schließlage zurückgesteuertes Absperrorgan (5, 164, 166, 200, 300) vorgesehen ist.
  2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Absperrorgan (5, 164, 166, 200, 300) selbsttätig geschlossen und passiv druckgesteuert geöffnet ist.
  3. Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Absperrorgan (5, 164, 166, 200, 300) als zwischen einer ersten, einer maximalen Offenstellung entsprechenden Endlage und einer zweiten, einer Schließstellung entsprechenden Endlage verschwenkbare Verschlussklappe (206, 306, 406, 428) ausgebildet ist.
  4. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Verschlussklappe (206, 306, 406, 428) beabstandet zu einer Schwereachse verschwenkbar festgelegt und unter Schwerkraftwirkung in der Schließlage gehalten ist.
  5. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussklappe (206, 306, 406, 428) auch in der zweiten Endlage schwerkraftbedingt in Schließrichtung kraftbeaufschlagt ist.
  6. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Verschlussklappe (206, 306, 406, 428) einteilig ausgebildet und exzentrisch gelagert ist.
  7. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verschlussklappe (206, 306, 406, 428) in einem Strömungskanal (202, 302) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungskanal (202, 302) ein Aufnahmeraum (314) zur Aufnahme der Verschlussklappe (306) in ihrer ersten Endlage im Wesentlichen außerhalb dessen Strömungsquerschnitts (302) vorgesehen ist.
  8. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussklappe (206, 306, 406, 428) eine Durchbrechung (416, 432) aufweist.
  9. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Absperrorgan (5, 164, 166) in eine Kühlmittelkupplung (12) integriert ist.
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